这张单镜反光照相机光学组件的截面图显示了光如何通过透镜
单镜反光照相机，简称单反相机，(缩写为SLR)，使用一块放置在镜头与胶卷间的镜子把来自镜头的图像投射到磨沙对焦屏上。大部分单反相机通过目镜观察五棱镜反射来的图像，但也有其它形式的取景器，例如：俯视取景器。
(1)，被反光镜(2)反射到磨砂取景屏(5)中。通过一块凸透镜(6) 并在五棱镜(7)中反射，最终图像出现在取景框(8)中。当按下快门，反光镜沿箭头所示方向移动，焦平面(3)打开，图像被被摄在胶片(4)上，与取景屏上所看到的一致。</div>
快门差不多总是在焦平面上。否则的话，就需要某些机械装置保证在曝光前没有光线进入胶卷。
自从20世纪70年代这项技术得到广泛应用开始，单镜反光照相机成为了高级摄影爱好者和专业摄影师的首选。
单镜反光照相机最主要的优势在于摄影者可以从取景器中直接观察到通过镜头的影像。许多现代的单镜反光照相机都提供了扶助对焦装置，包括测距连动装置和自动对焦功能。为了减少重量，许多现代的单镜反光照相机用反光镜代替了五棱镜。
单镜反光照相机也具有快速更换镜头的能力，这样就使照相机变得通用了。同一台照相机可以用于肖像、风景、动作和微距拍摄。同时，一些早期的非单镜反光照相机也具有这项能力，单镜反光照相机立即让摄影者看到不同的镜头之间的区别。
单镜反光照相机还避免了微距摄像中的视差现象。旁轴照相机使用一个额外的反光系统将影像反射到取景器上，这样在取景框上得到的影像与镜头所拍摄的是有差别的。在摄影者与被摄物体距离较远时这种差别并无大碍，但是当进行微距拍摄时，这种差别就非常明显了。
大多数单镜反光照相机使用35mm的胶片，这样的大小为大多数摄影爱好者和一些专业应用平衡了照片质量、大小和成本等因素。注重照片质量的专业摄影师常使用中片幅单镜反光照相机。现在也有数码单镜反光照相机，他们已经被大多数摄影记者接受，并且渐渐广泛地被业余摄影爱好者所使用。
单镜反光照相机的优势：
- 不存在视差
- 精确的取景和对焦。这一点对于微距和远距摄影很重要
- 可以查看景深（一项常被低端单镜反光照相机忽略的特性）
- 广泛的可更换镜头（这一项特性通常在高端旁轴照相机上可以看到，不过单镜反光照相机为它提供了更好的应用）
- 常见的单反镜头比固定镜头相机提供了更广泛的光圈范围，尤其是增加了最大光圈（典型的如在50毫米定焦镜头上提供f1.4到f1.7的光圈）。这主要带来个两个好处：1.可以在更昏暗的条件下拍照而不使用闪光灯。2.可以获得更小的景深使得背景更为虚化，某些摄影场景很需要这样的特性，特别是人像摄影中。
单镜反光照相机的劣势：
- 由于其复杂的机械装置，在同等片幅下，单镜反光照相机的体积要大于旁轴照相机
- 时滞，在胶片曝光前反光镜需要时间来移动。在现代单镜反光照相机上，这种时滞往往被自动对焦扩大了，而且可以成为一个真的问题
- 噪音和震动较多，这往往由反光镜的移动造成。有些反单相机具有反光镜预升功能，在拍照之前就把反光镜提升并锁定来减少曝光时的震动。但这只适用于被摄物体在反光镜预升时会相对保持静止的情形下，取景框在这时是不可用的。
- 在小光圈的情况下，取景器很暗
- 在使用电子闪光设备的情况下，曝光时间受到限制。"Limited exposure times when used with electronic flash units."
- 由于需要给反光镜留出移动的空间，设计广角镜头更加困难。
[编辑] 历史
Graflex最早在1909年生产出单镜反光照相机。现代的35mm片幅单镜反光照相机是在1936年由Exakta提出的。意义重大并且定立了标准的单镜反光照相机及厂商包括康泰时(CONTAX S) 哈苏(Hasselblad)、宾得(Asahi Pentax)、美能达(Minolta) SRT 101、尼康(Nikon) F和美能达(Minolta) Maxxum 7000.